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科技行业先锋系列报告117:Jim Keller硅谷传奇芯片架构设计师-20200727[18页].pdf

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科技行业先锋系列报告117:Jim Keller硅谷传奇芯片架构设计师-20200727[18页].pdf

1、科技科技先锋系列报告先锋系列报告117 Jim Keller:硅谷传奇芯片架构设计师:硅谷传奇芯片架构设计师 许英博许英博 首席科技产业分析师首席科技产业分析师 陈俊云陈俊云 前瞻研究高级分析师前瞻研究高级分析师 中信证券研究部 前瞻研究 2020年7月27日 图片来源:AMD官网,Intel官网,Apple官网 1 1 Jim Keller:每:每2-4年即可带来芯片行业重大变革年即可带来芯片行业重大变革 1998年前 设计了当 时世界最 快的 Alpha 21164和 21264处 理器 1998 发布AMD Athlon (K7)处 理器,主 导设计K8 微架构, 开发了 x86-64架

2、 构和 HyperTra nsport技 术 1999 设计了用 于 1Gbit/s 网络接口 等设备的 MIPS处理 器 2000 SiByte被 Broadcom 收购后, 被任命为 首席工程 师 2004 任工程副 总裁,致 力于开发 低功耗移 动处理器 2008 设计应用 于iPhone 4/4S、 iPad、 iPad2的 Apple A4 和A5移动 处理器 2012 设计了 Zen微架 构,帮助 AMD夺回 高端x86- 64处理器 的领先市 场地位 2016 任 Autopilo t硬件工 程部门的 副总裁 2018 高级副总 裁、硅工 程部门主 管 Alpha架构 K7、K8

3、架构 首创x86-64位技术、 首个跨GHz的民用CPU、HyperTransport MIPS架构 奠定A系列芯片基础 网络处理器 奠定A芯片基础 Autopilot硬件 特斯拉具备完全自动驾驶基础 ARM架构 苹果A系列芯片诞生 Zen架构 AMD扭转颓势 资料来源:彭博社,36Kr,各公司官网,中信证券研究部 Jim Keller 芯片架构设计师 宾夕法尼亚州立大学电子工程学士(最高学历) 每每2-4年即可带来一次芯片行业重大变革年即可带来一次芯片行业重大变革 代表公司:AMD、苹果、特斯拉等 研发涉及几乎所有主流架构研发涉及几乎所有主流架构 离职后相应公司产品爆发离职后相应公司产品爆发

4、 代号为NGC的架 构 nMpQrRqPqPpNwOoRsOrOmP7NcM6MoMmMmOpPkPnNrOjMoMxPaQpPyRxNoOtOuOmQtP 2 2 使用RISC设计的Alpha处理器是DEC应对Mips和Sparc挑战而推出的产品,引入了64位设 计,采用超前的微架构设计 Jim Keller在上世纪九十年代在DEC工作,并涉足了Alpha处理器项目的设计,产品包括 21164与22164。Keller的本段经历使其深入了解RISC的设计理念,并通过Alpha架构,奠 定了架构设计能力 资料来源:电子发烧友资料来源:电子发烧友 Alpha 21164(左)与(左)与21264

5、(右)芯片(右)芯片Alpha 21164芯片架构示意图芯片架构示意图 Alpha架构:诞生当时最快处理器架构:诞生当时最快处理器 3 3 Alpha架构:深度影响后续主流芯片研发架构:深度影响后续主流芯片研发 资料来源:电子发烧友,CSDN,中信证券研究部 Alpha架构深度影响后续芯片设计架构深度影响后续芯片设计 Alpha架构的设计理念深度影响了后续AMD、Intel等芯片厂商的架构设计路线 其中影响最为深远的是64位设计,微架构设计 产品产品/厂商厂商与与Alpha架构的关系架构的关系 AMD K7设计师Dirk Meyer参与Alpha 21264的研发 AMD K8设计师Jim K

6、eller参与Alpha系列芯片的设计 AMD 推土机架构延续Alpha EV8系列的设计,引入多线程架构 AMD Zen设计师Jim Keller参与Alpha系列芯片的设计 Intel 其微架构(uops)、超线程设计与Alpha系列理念类似 4 4 K7、K8架构架构:首创:首创x86-64位技术,民用位技术,民用CPU超超GHz 资料来源:CSDN AMD K7架构(左)与架构(左)与AMD K8 x86-64架构架构 1998年Jim Keller加入AMD,协助研发K7架构,领导研究K8架构 K7、K8架构的出现使得AMD超越竞争对手超越竞争对手Intel: K7: AMD Ath

7、lon 1GHz处理器成为人类历史上首个跨人类历史上首个跨GHz的民用级的民用级CPU K8处理器架构,设计X86-64指令集,即沿用至今的沿用至今的64位元位元X86指令集指令集 5 5 AMD Athlon 64Intel 奔腾奔腾4 架构K8Netburst 制程 0.065, 0.09 & 0.13 micron 0.18 micron 主频Up to 2.8 GHzUp to 2 GHz FSB400 MHz FSB400 MHz FSB 缓存 Up to 1 MB L2 cache 256 KB L2 cache 资料来源:cpuworld,中信证券研究部 K8同时期同时期AMD与

8、与Intel主流产品对比主流产品对比AMD K8架构产品序列架构产品序列 K7、K8架构:架构:超越超越Intel奔腾系列,帮助奔腾系列,帮助AMD领先领先 产品定位产品定位产品型号产品型号 服务器Opteron 高性能桌面处理器 Athlon 64 Athlon 64 FX budget桌面处理器Sempron 64 高性能移动处理器 mobile Athlon 64 mobile Turion mobile Turion 64 X2 budget移动处理器Mobile Sempron 基于K7K8架构,AMD产品性能迅速提升,并实现对Intel的领先 产品层面,K7、K8的架构在不同类型产

9、品均有布局,AMD产品线进一步完善 6 6 K7、K8架构:架构: HyperTransport 深度影响芯片设计深度影响芯片设计 HyperTransport示意图示意图 HyperTransport为AMD K8架构中的设计,是一种为主板上的集成电路互连而设计的端到 端总线技术,目的是加快芯片间的数据传输速度 Broadcom、Cisco、Sun、NVIDIA、ALi、ATI、Apple、Transmeta等许多企业均采用这 项总线技术,AMD也借此组建HyperTransport开放联盟 7 7 MIPS架构:实现架构:实现1Gbit/s网络传输,奠定网络传输,奠定A系列基础系列基础 V

10、)联盟 ,ICshare MIPS架构与发展历程架构与发展历程 1999年Jim Keller加入SiByte,研制MIPS的网络处理器 2000年,SiByte被博通收购,Jim Keller担任首席架构师,直到2004年离职,并加入PA- Semi任工程副总裁,转型研究RISC产品,使MIPS的构建速度可与专用 ASIC 相媲美 该阶段Jim Keller在MIPS、RISC领域的研究为为A系列芯片奠定基础系列芯片奠定基础 8 8 A系列芯片:为苹果打造全球最强手机芯片系列芯片:为苹果打造全球最强手机芯片 Jim Keller参与设计的参与设计的A4与与A5处理器处理器 2004年在PA-

11、Semi进行的低功耗架构(power/powerc)研究。2008年苹果公司收购PA Semi,参与苹果自研芯片设计,A系列芯片诞生 A4芯片参考了三星芯片的设计,但从A5开始全面升级至双核 为苹果为苹果A芯片领先全球芯片领先全球,奠定了架构基础奠定了架构基础 A4处理器处理器A5处理器处理器 指令集ARMARM 架构Cortex-A8Cortex-A9 制程45纳米45nm 频率800MHZ800MHz-1000MHz 核心12 9 9 Cortex-A9:苹果:苹果A5芯片从单核突破至双核芯片从单核突破至双核,基于三星基础的设计被打破基于三星基础的设计被打破 A5芯片架构芯片架构Corte

12、x-A9架构架构 A系列芯片系列芯片:A5实现单核到多核突破,摆脱三星设计实现单核到多核突破,摆脱三星设计 1010 2012年年Jim Keller重回重回AMD,着手研究基于着手研究基于x86-64与与ARM 微体系结构的微体系结构的Zen架构架构 2015年年Jim Keller离职离职,2017年年AMD发布发布Zen架构及锐龙系列架构及锐龙系列CPU Zen架构内核架构内核 Zen架构:架构:Ryzen芯片帮助芯片帮助AMD再次崛起再次崛起 1111 Zen架构架构:第二代产品覆盖服务器、笔记本、台式机:第二代产品覆盖服务器、笔记本、台式机 第二代第二代zen架构主要特点架构主要特点

13、 Zen架构覆盖了服务器架构覆盖了服务器、笔记本与桌面笔记本与桌面,其中其中Ryzen覆盖笔记本与桌面电脑覆盖笔记本与桌面电脑,EPYC覆盖覆盖 服务器产品服务器产品 1212 资料来源:公司财报 AMD Zen架构路线图架构路线图 Zen架构架构:制程路线、性能领先:制程路线、性能领先Intel 2019年底年底Intel芯片路线图芯片路线图 2020Q2宣布,7nm延迟6 个月发布,延迟1年量产 CPU天梯图天梯图 13131313 资料来源:AMD财报PPT AMDAMD消费者市场份额消费者市场份额AMDAMD服务器市场份额服务器市场份额 Zen架构:架构: Ryzen迅速带动迅速带动A

14、MD份额与公司份额与公司股价提升股价提升 资料来源:Wind,中信证券研究部 AMDAMD市值(亿美元)市值(亿美元) 0 100 200 300 400 500 600 700 AMD发布Zen 架构 1414 Jim Keller于于2016年加入特斯拉担任年加入特斯拉担任Autopilot部门的负责人,在正式落地量产前的2018 年离职。2019年公司投资者日发布了Autopilot 3芯片的具体细节 芯片参数: 中央处理器是1个12核心ARM A72架构的64位处理器,运行频率为2.2GHz; 图像处理器能够提供0.6TFLOPS计算能力,运行频率为1GHz; 2个神经网络处理器运行在

15、2.2GHz频率下能提供72TOPS的处理能力; 集成32MB高速缓存 特斯拉称,为公司实现完全自动驾驶提供了硬件基础完全自动驾驶提供了硬件基础 资料来源:特斯拉芯片发布会 用于用于Autopilot 3的自研加速芯片的自研加速芯片特斯拉自研加速芯片运算能力特斯拉自研加速芯片运算能力 Autopilot 3芯片:为特斯拉提供完全自动驾驶能力芯片:为特斯拉提供完全自动驾驶能力 1515 资料来源:Intel财报 Intel历年芯片架构图历年芯片架构图 2018年Jim Keller加盟Intel,担任高级副总裁、系统架构师。加盟后的2019年5月,Intel发 布全新的ice lake架构 根据

16、彭博社报道, Jim Keller称Intel的CPU架构升级的大周期从10年提升到5年,并称新 一代架构代号为NGC,目标是支撑下一个10年的计算及体验 根据已发布的第 32 届 Hotchips大会议程(离职前发布),Jim Keller将发表演讲,介绍 10nm 处理器,包括 IceLake-SP 服务器处理器、 Tiger Lake 移动处理器、FPGA 、量子 处理器等其他芯片 加盟加盟Intel:意图提升:意图提升Intel迭代迭代速度,提前布局未来十年速度,提前布局未来十年 感谢您的信任与支持!感谢您的信任与支持! THANK YOU 许英博许英博 (首席科技产业分析首席科技产业

17、分析师师) 执业证书编号:S1010510120041 陈俊云陈俊云(前瞻研究高级分析前瞻研究高级分析师师) 执业证书编号:S1010517080001 分析师声明分析师声明 主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明:(i)本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和发行人的看法;(ii)该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究 报告所表述的具体建议或观点相联系。 评级说明评级说明 其他声明其他声明 本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构(仅就本研究

18、报告免责条款而言,不含CLSA group of companies),统称为“中信证券”。 法律主体声明法律主体声明 本研究报告在中华人民共和国(香港、澳门、台湾除外)由中信证券股份有限公司(受中国证券监督管理委员会监管,经营证券业务许可证编号:Z20374000)分发。本研究报告由下列机构代表中信证券在相应地区分发:在中国香港由CLSA Limited分发;在 中国台湾由CL Securities Taiwan Co., Ltd.分发;在澳大利亚由CLSA Australia Pty Ltd.(金融服务牌照编号:350159)分发;在美国由CLSA group of companies(C

19、LSA Americas, LLC(下称“CLSA Americas”)除外)分发;在新加坡由CLSA Singapore Pte Ltd.(公司注册编号:198703750W)分发;在欧盟与英国由CLSA Europe BV或 CLSA (UK)分发;在印度由CLSA India Private Limited分发(地址:孟买(400021)Nariman Point的Dalamal House 8层;电话号码:+91-22-66505050;传真号码:+91-22- 22840271;公司识别号:U67120MH1994PLC083118;印度证券交易委员会注册编号:作为证券经纪商的INZ

20、000001735,作为商人银行的INM000010619,作为研究分析商的INH000001113);在印度尼西亚由PT CLSA Sekuritas Indonesia分发;在日本由 CLSA Securities Japan Co., Ltd.分发;在韩国由CLSA Securities Korea Ltd.分发;在马来西亚由CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd分发;在菲律宾由CLSA Philippines Inc.(菲律宾证券交易所及证券投资者保护基金会员)分发;在泰国由CLSA Securities (Thailand) Limited分发。 针对不同司

21、法管辖区的声明针对不同司法管辖区的声明 中国:中国:根据中国证券监督管理委员会核发的经营证券业务许可,中信证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务。 美国:美国:本研究报告由中信证券制作。本研究报告在美国由CLSA group of companies(CLSA Americas除外)仅向符合美国1934年证券交易法下15a-6规则定义且CLSA Americas提供服务的“主要美国机构投资者”分发。对身在美国的任何人士发送本研究报 告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所载任何观点的背书。任何从中信证券与CLSA group of companies获得本研究报告

22、的接收者如果希望在美国交易本报告中提及的任何证券应当联系CLSA Americas。 新加坡:新加坡:本研究报告在新加坡由CLSA Singapore Pte Ltd.(资本市场经营许可持有人及受豁免的财务顾问),仅向新加坡证券及期货法s.4A(1)定义下的“机构投资者、认可投资者及专业投资者”分发。根据新加坡财务顾问法下财务顾问(修正)规 例(2005)中关于机构投资者、认可投资者、专业投资者及海外投资者的第33、34及35 条的规定,财务顾问法第25、27及36条不适用于CLSA Singapore Pte Ltd.。如对本报告存有疑问,还请联系CLSA Singapore Pte Ltd

23、.(电话:+65 6416 7888)。MCI (P) 086/12/2019。 加拿大:加拿大:本研究报告由中信证券制作。对身在加拿大的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所载任何观点的背书。 欧盟与英国:欧盟与英国:本研究报告在欧盟与英国归属于营销文件,其不是按照旨在提升研究报告独立性的法律要件而撰写,亦不受任何禁止在投资研究报告发布前进行交易的限制。本研究报告在欧盟与英国由CLSA (UK)或CLSA Europe BV发布。CLSA (UK)由(英 国)金融行为管理局授权并接受其管理,CLSA Europe BV 由荷兰金融市场管理局授权并接

24、受其管理,本研究报告针对由相应本地监管规定所界定的在投资方面具有专业经验的人士,且涉及到的任何投资活动仅针对此类人士。若您不具备投资的专业经验,请勿依 赖本研究报告。对于由英国分析员编纂的研究资料,其由CLSA (UK)与CLSA Europe BV制作并发布。就英国的金融行业准则与欧洲其他辖区的金融工具市场指令II,本研究报告被制作并意图作为实质性研究资料。 澳大利亚:澳大利亚:CLSA Australia Pty Ltd (“CAPL”) (商业编号53 139 992 331/金融服务牌照编号: 350159) 受澳大利亚证券和投资委员会监管,且为澳大利亚证券交易所及CHI-X的市场参与

25、主体。本研究报告在澳大利亚由CAPL仅向“批发客户”发布及分发。本研究 报告未考虑收件人的具体投资目标、财务状况或特定需求。未经CAPL事先书面同意,本研究报告的收件人不得将其分发给任何第三方。本段所称的“批发客户”适用于公司法(2001)第761G条的规定。CAPL研究覆盖范围包括研究部门管理层不时认为与投 资者相关的ASX All Ordinaries 指数成分股、离岸市场上市证券、未上市发行人及投资产品。CAPL寻求覆盖各个行业中与其国内及国际投资者相关的公司。 一般性声明一般性声明 本研究报告对于收件人而言属高度机密,只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规

26、则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用,在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约 邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要,不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具,本报告的收件 人须保持自身的独立判断。 本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何证券或金融工具均可能含有重大的风险,可

27、能不易变 卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可能会受汇率影响而波动。过往的业绩并不能代表未来的表现。 本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断,可以在不发出通知的情况下做出更改,亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时 所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪酬由研究部门管 理

28、层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定,但是,分析师的薪酬可能与投行整体收入有关,其中包括投资银行、销售与交易业务。 若中信证券以外的金融机构发送本报告,则由该金融机构为此发送行为承担全部责任。该机构的客户应联系该机构以交易本报告中提及的证券或要求获悉更详细信息。本报告不构成中信证券向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议,中信证券以及中信证 券的各个高级职员、董事和员工亦不为(前述金融机构之客户)因使用本报告或报告载明的内容产生的直接或间接损失承担任何责任。 。 中信证券中信证券2020版权所有版权所有。保留一切权利保留一切权利。 免责声明免责声明 投资

29、建议的评级标准投资建议的评级标准评级说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级(另有说明的除外)。评级标准为报告发布日后6到12个月内的相对市 场表现,也即:以报告发布日后的6到12个月内的公司股价(或行业指数)相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基 准。其中:A股市场以沪深300指数为基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的) 为基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为基准;美国市场以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准;韩国市场以科斯达克 指数或韩国综合股价指数为基准。 股票评级 买入相对同期相关证券市场代表性指数涨幅20%以上 增持相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%20%之间 持有相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%5%之间 卖出相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上 行业评级 强于大市相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上 中性相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%10%之间 弱于大市相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上 证券研究报告证券研究报告2020年年7月月27日日

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